Ionic variability in the hydrographic network of Oaxaca, Mexico: multivariate graphic and statistical alternative
Keywords:
chemical composition, graphical methods, soluble salts, surface currents, statistic analysisAbstract
Background. Factors such as lithology, geomorphology, climate and anthropogenic activities, cause ionic variability of surface, subsurface and underground water. The study of this variability allows to know its hydrochemical characteristics for its subsequent use. The interpretation of the ionic variability is carried out by mean of graphic methods, and multivariate statistics have been integrated into these analyses during the last few years. Objective. To perform a chemical analysis, to identify the factors affecting the water, and to prove that complementing the Piper diagram with a multivariate analysis helps to obtain a better interpretation of results. Methods. This work was carried out in the Oaxaca-Puebla hydrographic network, considering the complex relief and the heterogeneous lithological and climate conditions, especially in Oaxaca. A total of 90 samples were collected, three of which were taken in salt flats in Zapotitlán, Puebla and the rest of them in the state of Oaxaca. A Piper diagram was used for water classification, as well as the principal component analysis (PCA) to improve the interpretation of data. Results. The triangular diagram allowed to classify the waters of the hydrographic network into two large groups, calcium-magnesium bicarbonate, and calcium-magnesium sulfate, in addition to the separation of saline waters. The PCA, in addition to showing the same groups of waters, allowed to prove a higher concentration of sodium chloride at the highest point of the salt flat, as compared to the other two that were taken at this site. With the PCA, the water of the Copalita river basin could be classified as calcium-magnesium bicarbonate, coinciding with previous studies. Conclusions. By complementing a Piper diagram with a PCA, the interpretation of the ionic variability of the Oaxaca-Puebla hydrographic network improved.
Downloads
References
Ahamed, A.J., K. Loganathan, S. Ananthakrishnan, J.K.C. Ahmed, M.A. Asharf. 2016. Evaluation of graphical and multivariate statistical methods for classification and evaluation of groundwater in Alathur Block, Perambalur District, India. Applied Ecology and Environmental Research 15(3):105-116. DOI:10.15666/aeer/1503_105116
ASTM (American Society for Testing and Materials). 2002. Standard Test Method for Alkalinity in Brackish Water, Seawater, and Brines/ Designation: D3875–03. ASTM International, West Conshohocken, PA: United States. 4 p.
ASTM (American Society for Testing and Materials). 2003. Standard Test Methods for Calcium and Magnesium In Water/ Designation: D511–03. ASTM International, West Conshohocken, PA: United States. 9 p.
Anderson, N.J., R. Harriman, D.B. Ryves & S.T. Patrick. 2001. Dominant factors controlling variability in the ionic composition of West Greenland lakes. Arctic, Antarctic, and Alpine Research 33(4):418-425. DOI:10.1080/15230430.2001.12003450
Avilés, A., M. Novič, V. Clavero & F.X. Niell. 2003. Variabilidad iónica en el complejo fluvial formado por los ríos Pivka, Unica y Ljubljanica (Eslovenia). Limnetica 22(1-2):155-164. DOI:10.23818/limn.22.10
Baird, R.B., A.D. Eaton & E.W. Rice. 2017. Standard methods for examination of water and wastewater. 23rd ed. American Public Health Association/American Water Works Association/Water Environment Federation. Washington, D.C. USA. 1545 p.
Belkhiri, L., A. Boudoukha & L. Mouni. 2011. A multivariate statistical analysis of groundwater chemistry data. International Journal of Environmental Research 5(2):537-544.
Betancourt, C., R. Suárez, R.E. Concepción & H. Herrera. 2012. Tendencia de los componentes mayoritarios del agua de cuatro embalses en el Centro-Sur Cubano, durante un período de veinte años. Gestión Ambiental 23:51-65.
Biglari, H., A. Chavoshani, N. Javan, A. M. Hossein. 2015. Geochemical study of groundwater conditions with special emphasis on fluoride concentration, Iran. Desalination and Water Treatment 57(47):22392- 22399. DOI:10.1080/19443994.2015.1133324
Camacho, B.A., H.M.E. Ortega, E.I.B. Sánchez & Á.C. Can. 2020. Indicadores de calidad físico química de las aguas residuales del estado de Oaxaca, México. Terra Latinoamericana 38(2):361-375. DOI:10.28940/terra.v38i2.610
Chadha, D.K. 1999. A proposed new diagram for geochemical classification of natural waters and interpretation of chemical data. Hydrogeology Journal 7(5):431-439. DOI:10.1007/s100400050216
Clesceri, L.S., A.E. Greenberg & A.D. Eaton (eds.). 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20th ed. American Health Association (APHA). Washington, D. C. Folio variado
CNA (Comisión Nacional del Agua). 2012. Programa Hídrico Regional Visión 2030. Región Hidrológico-Administrativa V Pacífico Sur. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. México, D.F. 155 p.
Dong, J.D., Y.Y. Zhang, Y.S. Wang, M.L. Wu, S. Zhang & C.H. Cai. 2010. Chemometry use in the evaluation of the Sanya Bay water quality. Brazilian Journal of Oceanography 58(4):339-352. DOI:10.1590/ S1679-87592010000400008
Faitouri, M.A., F. Salloum & M.A. Muftah. 2018. Determination of water type in Benghazi Plain aquifers by chemical and statistical methods. Available online at: https://www. researchgate.net/publication/333321627_Determination_of_water_type_in_Benghazi_Plain_aquifers_by_chemical_and_ statistical_methods (downloaded December 15, 2020)
Gajbhiye, S., S.K. Sharma & M.K. Awasthi. 2015. Application of principal components analysis for interpretation and grouping of water quality parameters. International Journal of Hybrid Information Technology 8(4):89-96. DOI:10.14257/ijhit.2015.8.4.11
Güler, C., G.D. Thyne, E.J. McCray & A.K. Turner. 2002. Evaluation of graphical and multivariate statistical methods for classification of water chemistry data. Hydrogeology Journal 10(4):455-474. DOI:10.1007/s10040-002-0196-6
Hernández, S.J.R., M.A.P. Ortiz & M.M.E. Figueroa. 2008. Análisis morfoestructural del estado de Oaxaca, México: un enfoque de clasificación tipológica del relieve. Investigaciones Geográficas 68:7-24.
Mancilla, O.R.V., A.L.O. Bautista, H.M.E. Ortega, E.I.B. Sánchez, A.C. Can, R.D.G. Guevara & Y.M.M. Ortega. 2014. Hidrogeoquímica de salinas Zapotitlán y los lagos-cráter Alchichica y Atexcac, Puebla. IDESIA 32(1):55-69. DOI:10.4067/S0718-34292014000100007
Peña, D. 2002. Análisis de datos multivariantes. McGraw-Hill Interamericana de España, Madrid. 539 p.
Pérez, D.J.P., H.M.E. Ortega, C.A. Ramírez, H.F. Magdaleno, E.I.B. Sánchez, A.C. Can & O.R.V. Mancilla. 2019. Concentración de nitrato, fosfato, boro y cloruro en el agua del río Lerma. Ecosistemas y Recursos Agropecuarios 6(16):175-182. DOI:10.19136/era.a6n16.1829
Sánchez, B.E.I., O.G. Sandoval, M.A.E. Camacho, F.M. Valdez & A.L. Rodríguez. 2014. Calidad hidrogeoquímica de las aguas del río Copalita, Oaxaca, México. Revista Internacional de Ciencia y Sociedad 1(2): 27-41.
SEMAEDESO (Secretaría del Medio Ambiente, Energías y Desarrollo Sustentable). 2018. Programa Estatal de Cambio Climático de Oaxaca 2016- 2022. Gobierno Constitucional del Estado de Oaxaca. 370 p.
Shelton, J.L., A.M. Engle, A. Buccianti & M.S. Blondes. 2018. The isometric log-ratio (irl)-ion plot: A proposed alternative to the Piper diagram. Journal of Geochemical Exploration 190:130-141. DOI:10.1016/j. gexplo.2018.03.003
Subba, R.N., B. Sunitha, N. Adimalla & M. Chaudhary. 2020. Quality criteria for groundwater use from a rural part of Wanaparthy District, Telangana State, India, through ionic spatial distribution (ISD), entropy water quality index (EWQI) and principal component analysis (PCA). Environmental Geochemistry and Health 40:1405-1435. DOI:10.1007/s10653-019-00393-5
Tahvanainen, T., T. Sallantaus, R. Heikkilä & T. Tolonen. 2002. Spatial variation of mire surface water chemistry and vegetation in Northeastern Finland. Annales Botanici Fennici 39:235-251.
Vásquez, M., G. Ramírez & T. García. 2016. Un índice de capacidad multivariante basado en la probabilidad de no conformidad, una aplicación al monitoreo de calidad de un ciclo de agua clarificada. Revista Ingeniería UC 23(3):319-326.
Velázquez, A.L. & A.A. Ordaz. 1992. Provincias hidrogeológicas de México. Tecnología y Ciencias del agua. Disponible en línea en: http:// revistatyca.org.mx/ojs/index.php/tyca/article/view/691 (consultado el 26 enero 2021).
Wu, Z.Z., Z.W. Che, Y.S. Wang, J.D. Dong & M.L. Wu. 2015. Identification of Surface water quality along the coast of Sanya, South China sea. PLos ONE 10(4):e0123515. DOI:10.1371.journal.pone.0123515
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Los autores/as que publiquen en esta revista aceptan las siguientes condiciones:
De acuerdo con la legislación de derechos de autor, HIDROBIOLÓGICA reconoce y respeta el derecho moral de los autores, así como la titularidad del derecho patrimonial, el cual será cedido a la revista para su difusión en acceso abierto.
Publicar en la revista HIDROBIOLÓGICA tiene un costo de recuperación de $500 pesos mexicanos por página en blanco y negro (aproximadamente 29 dólares americanos) y $1000 pesos por página a color (aproximadamente 58 dólares americanos).
Todos los textos publicados por HIDROBIOLÓGICA sin excepción se distribuyen amparados bajo la licencia Creative Commons 4.0Atribución-No Comercial (CC BY-NC 4.0 Internacional), que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista.
Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en HIDROBIOLÓGICA (por ejemplo incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en HIDROBIOLÓGICA.
Para todo lo anterior, el o los autor(es) deben remitir el formato de Carta-Cesión de la Propiedad de los Derechos de la primera publicación debidamente requisitado y firmado por el autor(es). Este formato se puede enviar por correo electrónico en archivo pdf al correo: enlacerebvistahidrobiológica@gmail.com; rehb@xanum.uam.mx (Carta-Cesión de Propiedad de Derechos de Autor).
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-No Comercial 4.0 Internacional.